超硬材料市場規(guī)模 2020超硬材料行業(yè)發(fā)展趨勢分析

• 2020年8月14日 LiuMingYue來源：百度百科 中研網(wǎng) 407 20
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超硬材料是指硬度特別高的材料，可分為天然以及人造兩種，前者主要包括天然的鉆石(金剛石)、黑鉆石，后者則包括聚合鉆石納米棒(ADNR)、化學(xué)氣相沉積金剛石(CVDD)，以及研究較多的多晶立方氮化硼(PCBN)等。因此，超硬材料適于用來制造加工其它材料的工具，尤其是

超硬材料是指硬度特別高的材料，可分為天然以及人造兩種，前者主要包括天然的鉆石(金剛石)、黑鉆石，后者則包括聚合鉆石納米棒(ADNR)、化學(xué)氣相沉積金剛石(CVDD)，以及研究較多的多晶立方氮化硼(PCBN)等。因此，超硬材料適于用來制造加工其它材料的工具，尤其是在加工硬質(zhì)材料方面，具有無可比擬的優(yōu)越性，占有不可替代的重要地位。止因如此，超硬材料在工業(yè)上獲得了廣泛應(yīng)用。除了用來制造工具之外，超硬材料在光學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)方面具有一些特殊性能，是一種重要的功能材料，引起了人們的高度重視，這方面的性能和用途正在不斷地得到研究開發(fā)。

超硬材料市場規(guī)模

據(jù)數(shù)據(jù)顯示，隨著下游應(yīng)用市場需求的不斷擴(kuò)大，復(fù)合超硬材料下游需求呈現(xiàn)較快增長的態(tài)勢。監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，國內(nèi)超硬材料與制品產(chǎn)值大約在1:3-1:6之間，隨著下游復(fù)合超硬材料制品市場規(guī)模的不斷增長，復(fù)合超硬材料的市場需求隨之?dāng)U大，其中高品級金剛石的市場需求占整個市場的比例大約為60-70%。

首先，石油/天然氣鉆頭用PCD復(fù)合片的市場容量和需求主要由下游油氣鉆頭市場需求量決定，而油氣鉆頭需求量主要由油氣市場需求和油氣開采企業(yè)開采計劃決定。2009年我國石油產(chǎn)量為18,949萬噸，消費(fèi)量卻高達(dá)38,384.5萬噸，石油對外依賴性強(qiáng)。《中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十二個五年規(guī)劃綱要》中明確指出要加大石油勘探開發(fā)力度，穩(wěn)定國內(nèi)石油產(chǎn)量。

另一方面，中國天然氣產(chǎn)量和消費(fèi)量總體呈增長趨勢。數(shù)據(jù)顯示，2005年到2011年我國天然氣產(chǎn)量一直呈現(xiàn)高速增長趨勢。2011年我國天然氣產(chǎn)量增長迅猛，產(chǎn)量占全球天然氣總產(chǎn)量的3.1%，達(dá)到1,025億立方米，同比增長8.12%。

隨著我國油氣產(chǎn)量的不斷增長，對于油氣用金剛石復(fù)合片的需求量也表現(xiàn)出旺盛的需求。油氣用PCD復(fù)合片全球市場規(guī)模約為110億元人民幣，我國市場空間大約為14億元人民幣，發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

根據(jù)美國能源署(EIA)公布的《2011年全球頁巖氣資源初步評估》報告，中國是全球頁巖氣儲量最多的國家，可采儲量約為36.1萬億立方米，遠(yuǎn)高于世界其他國家。進(jìn)入“十二五”，我國將頁巖氣勘探開發(fā)作為國家能源戰(zhàn)略的重要發(fā)展領(lǐng)域之一，在《中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十二個五年規(guī)劃綱要》中指出“退佃煤層氣、頁巖氣等非常規(guī)油氣資源開發(fā)利用”，在《頁巖氣發(fā)展規(guī)劃(2011-2015年)》明確目標(biāo)要“力爭到2020年產(chǎn)量達(dá)到600-1,000億立方米”。所以，隨著頁巖氣開發(fā)利用的深入，油氣用PCD復(fù)合片必將迎來新的發(fā)展機(jī)遇，市場規(guī)模將進(jìn)一步擴(kuò)大。

其次，煤田/礦山工具用PCD超硬材料的市場需求主要受煤炭的開采量影響。國家統(tǒng)計局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，我國從1990年到2009年煤炭的產(chǎn)量和消費(fèi)量都呈現(xiàn)不斷增長的態(tài)勢，產(chǎn)消基本平衡。2011年我國原煤總產(chǎn)量達(dá)到35.2億噸，同比增加8.7%。在煤炭產(chǎn)量的不斷帶動下我國礦用金剛石復(fù)合片市場規(guī)模不斷擴(kuò)大，礦山用復(fù)合片全球市場規(guī)模近200億元，中國市場規(guī)模約為20億元。再次，PCD高品級拉絲模胚受線材在工業(yè)生產(chǎn)和工程建設(shè)中需求量巨大的帶動，市場容量可觀，但由于PCD 拉絲模坯的生產(chǎn)成本和售價較高，有部分對拉絲效果、精度要求較高的終端用戶選用PCD 拉絲模坯，市場容量有待進(jìn)一步擴(kuò)大。

據(jù)中研研究院《2020-2025年納米超硬材料市場發(fā)展現(xiàn)狀調(diào)查及供需格局分析預(yù)測報告》

2020超硬材料行業(yè)發(fā)展趨勢分析

金剛石，也稱鉆石，有天然金剛石和人造金剛石兩種。金剛石是世界上已知的最硬工業(yè)材料，它不僅具有硬度高、耐磨、熱穩(wěn)定性能好等特性，而且以其優(yōu)秀的抗壓強(qiáng)度、散熱速率、傳聲速率、電流阻抗、防蝕能力、透光、低熱脹率等物理性能，成為工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域不可替代的新材料，現(xiàn)代工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的瑰寶。

人造金剛石是加工業(yè)最硬的磨料，電子工業(yè)最有效的散熱材料，半導(dǎo)體最好的晶片，通訊元器件最高頻的濾波器，音響最傳真的振動膜，機(jī)件最穩(wěn)定的抗蝕層等等，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于冶金、石油鉆探、建筑工程、機(jī)械加工、儀器儀表、電子工業(yè)、航空航天以及現(xiàn)代尖端科學(xué)領(lǐng)域。

《自然》雜志發(fā)表燕山大學(xué)多晶超硬材料合成技術(shù)突破性成果，燕山大學(xué)亞穩(wěn)材料制備技術(shù)與科學(xué)國家重點實驗室田永君教授領(lǐng)導(dǎo)的研究組在國家自然科學(xué)基金創(chuàng)新研究群體、重點項目、面上項目以及科技部973項目的持續(xù)資助下，與國內(nèi)外科學(xué)家合作，在多晶超硬材料合成技術(shù)和超硬材料硬化機(jī)理研究方面取得突破性進(jìn)展。利用高溫高壓技術(shù)成功地合成出超高硬度的納米孿晶結(jié)構(gòu)立方氮化硼塊材，提出了材料硬化新機(jī)制。其研究成果發(fā)表在2013年1月17日最新一期的Nature雜志上。優(yōu)異的綜合性能表明納米孿晶結(jié)構(gòu)立方氮化硼是一種工業(yè)界期盼已久的刀具材料。這一研究成果向人們展現(xiàn)了合成高性能超硬材料的新途徑——— 獲得超細(xì)納米孿晶結(jié)構(gòu)。

中國材料科學(xué)家燕山大學(xué)田永君教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊與吉林大學(xué)馬琰銘教授和美國芝加哥大學(xué)王雁賓教授合作，繼2013年合成出極硬納米孿晶立方氮化硼之后再次取得突破，在高溫高壓下成功地合成出硬度兩倍于天然金剛石的納米孿晶結(jié)構(gòu)金剛石塊材。研究成果發(fā)表在2014年6月12日的Nature雜志上。

立方氮化硼聚晶(PCBN)刀具是由許多細(xì)晶粒(0.1~100)CBN聚結(jié)而成的CBN聚集體的一類超硬材料產(chǎn)品。它除了具有高硬度、高耐磨性外，還具有高韌性、化學(xué)惰性、紅硬性等特點，并可用金剛石砂輪開刃修磨。在切削加工的各個方面都表現(xiàn)出優(yōu)異的切削性能，能夠在高溫下實現(xiàn)穩(wěn)定切削，特別適合加工各種淬火鋼、工具鋼、冷硬鑄鐵等難加工材料。刀具切削鋒利、保形性好、耐磨性能高、單位磨損量小、修正次數(shù)少、利于自動加工，適用于從粗加工到精加工的所有切削加工。PCBN在數(shù)控切削行業(yè)已得到廣泛應(yīng)用，是一種具有良好發(fā)展前景的刀具材料。

人造金剛石聚晶(PCD)復(fù)合片是在高溫高壓情況下由許多細(xì)晶粒金剛石和硬質(zhì)合金襯底聯(lián)合燒結(jié)而成的塊狀聚結(jié)體。它和PCBN一樣具有高強(qiáng)度、高硬度、高耐磨性、特別是具有高的抗沖擊韌性。作為加工工具，PCD主要用于石油、冶金、地質(zhì)鉆頭、擴(kuò)孔器等，其鉆進(jìn)速度及時效均為天然金剛石的許多倍，同時鉆進(jìn)過程中還可以有效保持孔徑。人造金剛石復(fù)合片還可以用來切削非鐵金屬及其合金、硬質(zhì)合金以及非金屬材料。切削速度為硬質(zhì)合金刀具的上百倍，耐用度為硬質(zhì)合金的上千倍。

那么超硬材料行業(yè)發(fā)展趨勢如何?更多詳細(xì)分析，請關(guān)注中研研究院研究出版的《2020-2025年納米超硬材料市場發(fā)展現(xiàn)狀調(diào)查及供需格局分析預(yù)測報告》。

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